“4600万年不差一秒” 中国的计量科技有多精准？

“中国标准时间”从哪里来?在违法鸣笛的区域，如何进行非现场取证?这些日常生活中看似简单实则复杂的问题，都与计量科技息息相关。近日，记者走进中国计量科学研究院(简称中国计量院)，感受计量科技带来的“准”与“智”。

守时实验室里的“中国标准时间”

从古时的相邻日出之间的时间为一日，到如今守时实验室精准记录的本地原子时TAI(NIM)、协调世界时UTC(NIM)、中国标准时间CST(NIM)，关于如何计量“时间”的研究从未停歇。

一秒究竟有多长?“中国标准时间”从哪里来?

中国计量科学研究院守时实验室。 左雨晴 摄

“1967年，第十三届国际计量大会通过决议，将时间的基本单位“秒”定义为无干扰的133Cs原子基态的两个超精细子能级间跃迁的电磁辐射周期的9,192,631,770倍所持续的时间。”

据中国计量科学研究院时间频率计量科学研究所工程师杨东方介绍，这种通过观测原子跃迁得到的“秒”，被叫做“原子秒”，目前能产生最准的秒的基准装置，则是铯原子喷泉钟。

2010年，中国计量院研制的铯原子喷泉钟NIM5，2014年作为秒长国家基准，成为国家时间频率量值的源头，同年通过国际计量局评审参与驾驭国际原子时，使中国在国际原子时合作中拥有了“话语权”和表决权。目前，其不确定度相当于4600万年不差一秒。

除参与国际原子时合作外，中国计量院还主导建立了中国自己的标准时间。

“我们这里是目前中国最准的时间，相对于协调世界时(UTC)的偏差一般优于±3ns，属于国际第一梯队。”杨东方表示，精确的时间不仅可以为包括北斗系统在内的导航定位提供参考，还能助力高精尖科学实验。

“悬空实验室”里的声学测试

在违法鸣笛的区域，如何进行非现场取证?听障者依赖的助听器，如何能够更好达到降噪、语音清晰的效果?

声学计量广泛服务于医疗健康、噪声防控、工业检测和国防安全等领域，而想要在空气介质中进行声学测试，一间能够屏蔽外界干扰，去除反射声音影响的消声室是基本环境。

中国计量科学研究院消声室。 左雨晴 摄

“我们人耳能够分辨的最小声音是 0 dB(20 uPa)，对应动态压强20微帕，这间消声室的A计权背景噪声低至-2.4 dB。”据中国计量科学研究院力学与声学所副研究员牛锋介绍，消声室采用了房中房结构，最外层是混凝土建筑外敷屏蔽钢板，内部是吸声结构，混凝土下方由若干固体弹簧支撑，在消声室的中间偏下部分铺有供人行走的地网，起到屏蔽外界电磁干扰信号，降低外界振动影响，声音反射能量最小的效果。

牛锋告诉记者，消声室主要用于传声器的自由场校准、声学计量仪器的型式评价实验、低噪声设备的辐射声压级测试、高精度的声学测试和录音等。

“比如，根据我国道路交通安全法规定，所有非现场执法的交通监控设备，必须经过计量检定合格之后才能用于执法，我们对机动车鸣笛抓拍系统进行校准，能精准定位鸣笛车辆。另外，现在智能设备越来越多，这些智能设备的音频模块该如何做得更好，我们也研制了智能感知音频设备的计量装置。”牛锋说。

电波暗室里的汽车抗电磁干扰测试

随着现代科技的发展，人们身边的电子设备越来越多。然而你或许不知道，这些设备在出厂前，还需要通过电磁兼容试验。

在中国计量院，一个由金属板封闭的电波暗室内，一辆汽车停在大转台上，等待着进行电磁兼容试验。中国计量科学研究院信息与电子研究所工程师王少华告诉记者，电波暗室的主要作用有两个，一是屏蔽外界电磁波，二是消除电磁波反射。

中国计量科学研究院消声室电波暗室。 左雨晴 摄

“这里用来做电磁兼容试验，包括工业、科学、医疗设备，信息技术设备，汽车整车，汽车零部件的电磁兼容试验，以及计量器具形式评价试验。一方面，我们要检测电子设备向外辐射的电磁波是否超过国家标准规定的限值;另一方面，我们向被测电子设备辐射强电磁场，检测设备抗电磁干扰的能力。”

那么，为什么要做电磁兼容试验?

王少华表示，如果电子设备的电磁辐射过大，会对其他设备造成干扰，可能引发其他设备的误动作或功能失效;如果电子设备抗干扰能力不足，轻则导致数据丢失，重则可能会引发安全事故。

“比如，汽车作为一台大型电子设备，具备多种功能，尤其是新能源汽车，配备了多种传感器，像雷达、摄像头、麦克风等，智能化程度越来越高，集成的电子元器件越来越多。如果汽车的抗电磁干扰能力不足，车辆在行驶过程中如果受到其他电磁干扰，可能会导致刹车失灵或其他功能失效，存在极大的安全隐患。国家标准对汽车的电磁兼容性要求很高，汽车上市前需要通过电磁兼容检测。”

科技要发展，计量须先行。目前，中国计量院在时间频率、电学、热工、长度、力学、光学、电离辐射、化学、生物等计量领域多项测量能力处于国际领先或先进水平，已形成比较完善的国家计量基标准体系和标准物质体系，未来，中国计量院将坚持服务国家经济社会科技发展，不断推动计量科技创新与持续发展。

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